超级电容器相关技术研究

发布时间：2017-03-26 09:05

  本文关键词：超级电容器相关技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 社会越来越关注环境保护问题，使得电动汽车成为理想的新一代交通工具，，也为超级电容提供了发展的契机。超级电容是一种介于电池和静电电容之间的新型储能元件，功率密度比电池高数十倍，能够满足电动汽车启动、加速等高功率输出的需要。它也能用作电路元件、小型用电器、直流开关电源等用途，具有广阔的应用前景，近年来已成为研究的热点。国外超级电容的研究已非常深入，相应产品已经在电动汽车上得到了成功应用；而我国仅近几年才掀起了超级电容的研究热潮，目前尚未有实用化的超级电容制备技术和产品出现。因此开展超级电容的研究，对于促进我国电动汽车事业的迅速发展具有很大的现实意义。在本论文中我们采用了循环伏安、交流阻抗、恒流充放电、X射线衍射、电子显微镜等实验方法和测试手段对超级电容的电极物质、电解质溶液、制备组装技术等问题展开了一系列研究，得到以下结论： 1．提出了一种新的研究测试方法——双工作电极法，能够同时得到正负电极电位对总电压的各自贡献，有利于电容器性能优化。 2．指出碱性溶液中正极性能较差是影响碳基电容器性能的重要因素，增大正极活性物质的载量能够使电容性能得到一定程度的改善。 3．发现活性炭电极在硝酸钾等中性电解液中具有优越的电极性能，但存在金属集流体的腐蚀问题。 4．采用活性炭作电极材料成功制备了6V300F、3V1000F的超级电容样品，其性能接近国外同类产品。 5．制备出了兼具法拉第电子转移过程和非法拉第双电层充放电过程的复合电极物质，虽未能在超级电容中得到很好的应用，但这个思想可能会在其他领域发挥作用。 6．提出了电极的正极与电容器的负极结合成混合超级电容的构想，将氢氧化亚镍作为正极物质、活性炭作为负极活性物质构成的混合超级电容双电极比容量可达到91.7F/g，是活性炭超级电容的2～3倍，单体工作电压可以高达1.5V，从而使能量密度提高到碳基超级电容的十倍。 7．首次研究了氢氧化亚钴作为超级电容的电极性能，得到起比容量虽只有71F/g，但其阻抗却比碳电极小得多，等效串联面电阻仅为200mΩ·cm~2，而碳电极可达到1.6Ω·cm~2。这种物质更加适于用作超级电容电极物质。 哈尔滨工程大学硕士学位论文 8．采用沉淀转化法合成出的氢氧化亚钻具有更佳的电极性能，比容量可达 到92F哈。发现经过上万次循环后，电极上的CO（OHh逐渐转变成四氧化 三钻，使电极比容量增大到133F／g。指出如果采用更好的合成方法增大 容量而不增大其阻抗的话，这种物质将有着极大的应用前景。 文中双工作电极法、中性电解液、法拉第／非法拉第复合电极物质、镍／ 碳混合超级电容、氢氧化亚钻用作超级电容电极物质等都是我们富有创新性 的研究工作，得到了一些有意义的结果，希望能对超级电容器的进一步研究 有一定的启发意义。
【关键词】：超级电容器 超电容 双电层电容器 混合电容器
【学位授予单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2002
【分类号】：TM53
【目录】：

• 第1章 绪论11-18
• 1．1 概述11-14
• 1．1．1 概念、名称及类别11
• 1．1．2 超级电容的特点11-13
• 1．1．3 超级电容器的用途13-14
• 1．2 国内外的研究现状14-16
• 1．2．1 基础研究现状14-15
• 1．2．2 应用研究现状15-16
• 1．3 课题研究背景及意义16
• 1．4 本论文的主要工作16-18
• 第2章 碳基超级电容研究18-37
• 2．1 原理及方法18-23
• 2．1．1 碳基超级电容器的原理18-20
• 2．1．2 碳基超级电容的类型及特点20-21
• 2．1．3 实验测试方法21-23
• 2．2 碳电极性能考察23-31
• 2．2．1 碱性电解液中活性炭电极性能考察23-29
• 2．2．2 碳基电容器电解液考察29-31
• 2．3 碳电极性能优化31-35
• 2．3．1 碳材料的选取及处理31-33
• 2．3．2 电极制备工艺优化33-35
• 2．4 本章小结35-37
• 第3章 电容器的组装及性能考察37-47
• 3．1 小型电容器性能考察37-42
• 3．1．1 电容器的组装37
• 3．1．2 常温下的恒流放电性能37-38
• 3．1．3 不同温度下电容器性能考察38-42
• 3．1．4 循环寿命42
• 3．2 大容量电容器性能考察42-46
• 3．2．1 电容器的组装42-43
• 3．2．2 充放电测试43-44
• 3．2．3 漏电与恒阻放电44-45
• 3．2．4 循环测试45
• 3．2．5 电容器性能汇总45-46
• 3．3 本章小结46-47
• 第4章 混合超级电容研究47-63
• 4．1 复合电极材料的研究47-52
• 4．1．1 MnO_2/C性能研究47-48
• 4．1．2 Ag_2O/C性能研究48-50
• 4．1．3 Ni（OH）_2/C性能研究50-52
• 4．1．4 碳载复合电极材料小结52
• 4．2 混合超级电容的电极行为52-57
• 4．2．1 锰/碳混合超级电容52-53
• 4．2．2 镍/碳混合电容53-57
• 4．3 Ni（OH）_2的制备及性能考察57-62
• 4．3．1 沉淀转化法制备Ni（OH）_257-61
• 4．3．2 Ni（OH）_2掺杂61-62
• 4．4 本章小结62-63
• 第5章 钴电极在超级电容中的应用63-76
• 5．1 氧化还原电容电极物质概述63
• 5．2 沉淀法制备Co（OH）_2的电极性能63-69
• 5．2．1 物质制备及性能测试63-64
• 5．2．2 物理性能表征64
• 5．2．3 伏安特性64-66
• 5．2．4 阻抗特性66-67
• 5．2．5 电极表面状况67-68
• 5．2．6 放电特性68-69
• 5．3 沉淀转化制得Co（OH）_2性能69-75
• 5．3．1 电极物质制备69
• 5．3．2 XRD特性69-70
• 5．3．3 Co（OH）_2的伏安特性70-73
• 5．3．4 放电特性73-74
• 5．3．5 Co（OH）_2的循环性能74-75
• 5．4 本章小结75-76
• 本论文的主要创新点76-77
• 结论77-78
• 参考文献78-85
• 攻读学位期间发表的论文和取得的科研成果85-86
• 致谢86

【引证文献】

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本文编号：268564